轧制P-H图

前馈（预控）厚度控制。反馈控制的缺点是有不同程度的时间滞后，影 响了控制精度，特别是原料厚度波动大时影响更大。因此在一些轧机上又安 装了预控厚度控制。即在轧机入口侧设一测厚仪，将测得的原料厚度值与给 定的原料厚度值相比较，求出原料的厚度值△h，当板坯进入轧机时对辊缝 进行调整。
-
（2）调轧制速度
轧制速度影响张力、温度和摩擦系数等。故可通过调速来调节 张力和温度，从而改变厚度。
h2 h1 h0 h
摩擦系数减少时板厚变薄
△s0
h2 h1 h0 h
原始辊缝减小时板厚变薄
-
轧机刚性不同时参数变化对板厚差的影响
pFra Baidu bibliotek
B
A
p
B
A
b
o
a o2
b
o
a o2
o1
o1
h2 h1
h
h2 h1
h
（a） 抗力变化
（b）来料厚度变化
图5 轧机刚性不同时参数变化对板厚差的影响
-
p
Aa
B
o
o2
b
o1
△s △h2 △h1
其中：p — 轧制力； S/0 — 空载辊缝；S0 — 实际辊缝；f — 弹性变形
图1 轧机的弹性变形曲线
-
轧件的塑性变形
轧制力是变形程度的函数，也 是压下量的函数，原始厚度一 定时，轧件的轧制厚度代表了 其延伸程度，塑性方程是轧件 轧后厚度的函数，用曲线表示 出来为塑性曲线，曲线的斜率 称为轧机的塑性刚度（M)。
P-h图
P-h图的作用
辊缝的预设定
厚控分析
-
轧机的弹性变形
轧机的刚性：表示轧机抵抗弹性变形的能力。 轧制时的弹跳现象：轧制时的实际辊缝大于空载时的辊缝。(△S) 弹跳值：轧制时轧机的辊缝弹性增大量。 轧机的刚性系数：辊缝值产生单位距离变化时所需的轧制力的增量(K)
p
p
p
S/0
S0
f
f
S/0
S0
f
f
影响板材厚度的主要因素： (1) 轧件温度、成分和组织不均，温度影响具有重发性。 (2) 坯料厚度不均。改变弹性曲线的位置和斜率，使压下量产生变 化，厚度不均难以消除，必须选择高精度的坯料。 (3) 轧制速度变化。影响摩擦系数、变形抗力、轴承油膜厚度而改 变轧制力起作用。
-
各种因素对板厚的影响
变化因素
p p=f(h)
0
H0 h
图2 轧件的塑性变形曲线
影响塑性曲线的因素： （1）变形抗力上升，摩擦系数增大，则曲线越陡； （2）轧件原始厚度越薄，曲线越陡，当原始厚度减小到一定程度时，曲线 接近于垂直，此时无论施加多大的轧制力也不能轧薄，达到最小可轧厚度 的临界条件。
-
轧制的P-H图
p
p
p
S/0
S0
量△S与厚度差△h的关系调整辊缝来控制板厚。 这种控制方法是以产品实际要求厚度为目标值，用实际测出的厚度作比
较，因此所得厚差值可靠，精度高。但测厚仪一般安装在机架外的相当距离 内，测量位置与厚度调整位置之间有滞后现象。
压力测厚计反馈AGC，也称为相对厚度控制。是以轧机本身作为测厚 仪，以某一厚度作为基准厚度，在轧制过程中以检测出口的轧制力和辊缝增 量信号来控制板厚，即间接地测出厚度变化，使整张钢板的厚度被控制在基 准厚度的某一范围内。
（c) 辊缝变化 图5 轧机刚性不同时参数变化对板厚差的影响
-
板厚控制
(1) 调压下（改变原始辊缝）：常用以消除由于影响轧制 压力的因素所造成的厚度差。
(a)板坯厚度变化时：压下的调整 量△S0与料厚的变化量并不相等 由三角形DEE/和三角形EE/F可推 出下式：
S0＝MK h0
主要用于前馈即预控AGC，即在 入口处预测料厚的波动，据以调 整压下，消除其影响。
f
f
h
h
h
H
S0
f
h
h
H
（a）弹性线
（b）塑性线
（c）轧制的工作点
图3 轧机的工作特性
-
弹跳方程
Kp或 Kp
f
f
p
轧机的弹性变形曲线方程（弹跳方程）
S h
S0
p K
pKh 0
据此绘成的曲线称为轧机的弹性线，近似一条直线， 其斜率就是轧机的刚度。其中；
s0 — 考虑预压变形后的空载辊缝 P — 轧制力
K — 轧机刚度 在机座上产生单位弹性变形 （1mm）时轧制压力的大小，该值越大，轧机的刚 性越好，其值与轧件的宽度有关，轧件宽度一定时， 为定值。
S/0
S0
f
h
h
H
图4 轧制的工作点
-
对于轧机弹跳方程，实际上在压力较小时，弹跳和压力的关系并非 线性，主要由轧机各部件之间装配表面不平、存在缝隙和公差造成 的。压力愈小，所引起的变形也愈难精确确定，亦即辊缝的实际零 位很难确定。为了消除这一非线性区段的影响，实际操作中可将轧 辊预先压靠到一定程度，即先给到一定的压力。然后将此时的辊缝 指示定为零位，这就是所谓“零位调整”，假想辊缝，以后即以此 零位为基础进行压下调整。
金属变形抗力变化△σs
p
σs—△σs
板坯原始厚度变化△h0
p
h0—△h0
变化特性
轧出板厚变化
h2 h1 h0 h
金属变形抗力减小时板厚变薄
△h0 h2 h1 h0 h
板坯原始厚度减小时板厚变薄
-
变化因素
轧件与轧辊间摩擦系数变化△f
f —△f
p
轧辊原始辊缝变化△s0
p
s0—△s0
变化特性
轧出板厚变化
轧制P-H图，弹跳方程及板厚控制
-
中厚板材： 尺寸精确板形好，表面光洁性能高
中厚板材经轧辊辊缝变形轧出，辊缝的大小和形状决定了板、带材纵向和横向厚 度的变化，进而影响板形。实际辊缝变化将引起钢板的厚度偏差，辊缝变化的主要原 因是轧制力的变化、轧制速度的变化，引起轴承油膜厚度的变化、轧辊的偏心运转 （轧辊椭圆度、轧辊安装偏心）、轧辊的磨损与热膨胀以及轧机刚度K值的变化。其中， 轧制力的变化是造成实际辊缝变化的主要原因。
图6 （a）板坯厚度变化时
-
(b)变形抗力变化时：压下的调整量△S0与轧出板厚变化量 △h也不相等
由ΔCDF和ΔCFE/及ΔCDE/可 以推出下式：
h S0K(M K )
h S0称为压下有效系数或辊缝 传递函数，它常小于1，轧机刚度 K愈大，其值愈大。
图6 （b) 速度、抗力及摩擦系数变化时
-
测厚仪反馈AGC：即用X射线或γ射线测厚仪测得所轧钢板厚度 与钢板目标厚度相比较，测厚仪输出钢板的厚度差△h，根据辊缝调整
消除钢板的厚度差有两个途径。一是消除产生厚差的原因，如使加热均匀，提高 板坯尺寸精度等。但实际上完全消除产生厚差的原因是不可能的。因此就必然要有第 二条途径，即设法消除轧制过程中的辊缝变化。从而引入P-h图和弹跳方程。
P－h图的建立与运用
板带轧制过程
轧件产生塑性变形 轧机产生弹性变形
塑性曲线 弹性曲线